专论光绘机精度

专论光绘机精度

     光绘机精度是光绘机的决定性指标，也是国产光绘机的技术难点，因此其评判是至关重要的。某些销售商刻意混淆有关概念和各种因素，造成用户认识上的混乱。为此，我们不得不浪费大量的篇幅去讨论一些不重要的因素，以帮助用户从混乱中区分出重要的概念和因素。
    
    一、定位精度的概念定义
    
     定位精度的定义是定位精度（Position accuracy）+重复精度（Repeatability）.
    
     有关定义其实一直是很明确的，并不包含其他内容，国外的有关资料也是如此。而所谓图素解析度、图素边沿精度、图素均匀度、图素尺寸精度等等，无论其字表含义和实际定义均与定位精度没有任何关系，国产光绘机也从来没有标称相关指标。将这些指标与定位精度相提并论显然会造成混乱。
    
    二、定位精度的含义
    
     定位精度的当然含义：指定环境条件下光绘菲林的精度，而非其他。
    
     有人提出首先要区分机器精度和系统精度。
    
     试问机器精度如何定义、如何检测？
    
     机器精度可能会定义为：光绘机本身的精度。光绘机的精度只有通过光绘菲林进行检测，而光绘菲林的定位精度就是系统精度。系统精度是各种影响定位精度的因素的综合体现。
    
     用户要的是光绘机生产的产品的精度，其他任何指标对用户都是没有意义的。因此销售商标称的指标也必须是系统精度而非机器精度。如果有人称其指标为机器精度，是因各种其他因素影响了系统精度，而非产品质量问题，其用意是显而易见的。
    
    三、影响定位精度的因素
    
     影响定位精度的因素有很多：机器精度、软件误差、公英制误差、环境影响、测量误差。
    
     我们下面从影响大小和技术难度两个方面来详细讨论各种因素对定位精度的影响。
    
     1、机器精度
    
     就国产光绘机而言，定位精度仍是最大的技术难点，尤其是对大幅面光绘机而言。
    
     主要影响因素为：结构设计、加工精度、装配精度、材料变形、理论误差。
    
     （1）结构设计是很重要的因素，好的设计会降低加工难度、减少材料变形的影响。
    
     （2）大尺寸的滚筒和底版，要达到高精度的加工是很难的。尺寸越大，加工越难。
    
     （3）加工精度达到要求，装配不好也会影响精度。
    
     （4）材料选择不当会造成变形，从而影响精度。
    
     （5）目前国产光绘机由于其工作方式的限制，存在着理论上的螺旋角误差。如果不在设计上采取措施，体现在光绘菲林上为镜相误差。
    
     以上这些问题的解决取决于设计水平和加工水平，并不是轻而易举的事。在所有的技术问题中，这些问题是难度最大的。正是这些问题制约了国产光绘机的发展。
    
     较差的国产光绘机的机器精度误差为0.02-0.20mm，而其他因素造成的影响均小于0.02mm，由此可见，机器精度决定了系统精度。
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     2、软件计算误差
    
     软件误差分为计算误差和量化误差。
    
     计算误差是由计算精度所造成的误差。如果计算时采用普通浮点运算精度太低，就会造成计算误差；但是现在计算时一般采用双精度运算，精度足够，不会造成计算误差。因此，如果软件供应商称"计算误差影响精度"完全是无稽之谈。
    
     现在常见的光绘机多为光栅扫描式，因此要将CAD的矢量数据转换为点阵数据。而点阵数据为量化数据，因此存在着量化时的误差，其误差值为最小单位的1/2。以分辨率为2540dpi的光绘机为例，其最小单位为0.01mm，则量化误差为0.005mm。
    
     由此可见，计算误差不影响精度，而量化误差的影响极小，可忽略不计。
    
     3、公英制误差
    
     光绘机在设计上是有制式的；或为公制，或为英制。对于公制机器，在处理英制文件时会产生误差；对于英制机器在处理公制文件时也会产生误差。这种误差就是计算时产生的量化误差。由上项分析，其影响可忽略不计。
    
     4、环境影响
    
     环境的影响主要为温度的影响和湿度的影响。温度的影响一般小于0.01mm；而湿度的影响较大，一般为0.02-0.05mm。因此在光绘菲林时，要特别注意湿度的影响。
    
     5、测量误差
    
     测量过程在理论上也存在误差，因此在测量时必须注意以下问题
    
     （1）首先要采用可量化的方法，才能准确测定光绘菲林的误差。
    
     （2）其次测量工具的精度必须比待测量精度高。
    
     （3）测量方法必须尽量排除各种因素的影响。
    
     一般而言，测量误差为测量工具最小读数的。对于100倍放大镜而言，其最小读数为0.01mm，因此测量误差为0.005mm。
    
     只有所采用的方法得当时，才能将各种因素的影响减少到可忽略的程度，此时的数据才是有效的。
    
     综上所述，各项因素的影响统计如下：
    
     （1）机器精度：0.02-0.20mm
    
     （2）软件计算误差：0.005mm
    
     （3）环境影响：0.02-0.05mm
    
     （4）测量误差：0.005mm
    
     由此可见：影响菲林精度的主要因素为机器精度和环境影响，而软件计算误差和测量误差可以忽略不计。如果能够排除环境影响的因素，就可以得到机器精度的真实数据。
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    四、定位精度的测量
    
     在测量定位精度时，所采用的测量方法是至关重要的。
    
     不好的方法无法排除各种因素的影响，因而无法确定机器精度的具体数据。
    
     好的方法可以排除各种因素的影响，而将机器精度的因素独立出来，从而明确得到其数据。
    
     以下所采用的方法以2540dpi的光绘机为例，标称定位精度为0.02mm。
    
     我们采用的方法是：在同一台机器专用检测文件绘制两张完全相同的菲林，然后检测这两张菲林之间的相对误差。
    
     专用检测菲林是这样设计的：用CAD软件设计一张方格文件。方格的间距为25mm，线条的宽度为0.02mm，方格布满光绘机所能绘图的最大幅面。菲林上应有方向标志，以便检测菲林时辨别方向。
    
     检测工具：100倍放大镜（也可用10倍放大镜，读数略为粗糙）。
    
     注意事项：两张菲林绘制的时间间隔越短越好。
    
     检测方法如下：
    
     1、检测两张菲林同方向的重合度
    
     根据检测菲林上的方向标志，将两张菲林药面向上，同方向完全重合。用放大镜将方格片的四角对齐，然后用放大镜中间各个部分的线条重全情况。
    
     测量重合度的方法如下：假设误差为0，则在放大镜中测到的两条线重合的结果为0.02mm；如果有误差，则读数大于0.02mm。当读数小于0.04mm时，误差小于0.02mm，符合标称指标。
    
     当误差超过0.02mm时，放大镜中可观查到两线分开，中间有一白色间隔。此时测量两线条的外缘读数，误差值为其一半。例如读数为0.1mm，则误差值为0.05mm。
    
     特别指出：虽然10倍放大镜不能精确读数，但当误差超过0.02mm时，两线之间的白色间隔还是可以看到的。同时还可以用对比的方法读出白色间隔的宽度，从而计算出误差值。
    
     2、检测两张菲林不同方向时的重合度
    
     在上项检测的基础上，将上面的菲林旋转1800，下面的菲林不动。
    
     按照上项方法再次检测重合度，由记录数据可以计算出误差值。
    
     3、检测两张菲林镜相的重合度。
    
     在第1项检测的基础上，将上面的菲林镜相（既1800翻转），下面的菲林不动。
    
     按照上项方法再次检测重合度，由记录数据可以计算出误差值。
    
     此方法的优点在于其可操作性和科学性。
    
     所谓可操作性就是指：只要有10倍以上的放大镜就可进行检测，基本上所有用户都可操作，不需要任何辅助仪器设备。
    
     所谓科学性就是指：本方法排除了所有的影响因素，而将机器精度独立出来，真正检测了机器精度。其关键在于采用同时绘制的两张完全相同的菲林。
    
     （1）两张菲林同时绘制同时检测，由于温度、湿度的影响对两张菲林的影响是完全相同的，因此完全排除了温度、湿度的影响。
    
     （2）由于是同一文件绘制两张菲林，则软件计算误差（包括公英制误差）完全相同，因此也排除了软件计算误差的影响。
    
     （3）至于测量误差，在采用100倍的放大镜时的误差为0.005mm，完全可以忽略不计，在采用10倍放大镜时，也可以测到小于0.01mm的误差。
    
     综上所述测量方法的最大误差为0.005-0.01mm，而我们又完全排除了所有其他因素的影响，所以我们检测到的精度就是光绘机的定位精度。当误差在0.05mm以上时，完全可以断定该光绘机的定位精度存在问题，当误差达到0.1mm以上时则为严重问题。这就是光绘机本身的问题，与各种其他因素毫无关系。
     （编辑　Rita）